CN107127214B - 冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法，包括1)建立凸度、楔形预设控制模型；2)对S1机架的弯辊、压下倾斜进行调节；3)对第2机架S2，第3机架S3的弯辊、压下倾斜进行调节；4)建立凸度、楔形闭环控制模型；针对第5机架S5出口边降仪实测到的凸度、楔形偏差，通过调节S1机架弯辊与压下倾斜，实现凸度、楔形闭环控制，计算公式如下：ΔF_W,1＝W_5m,a0×K_WS,5。本发明利用轧机入出口凸度仪检测带钢断面实测数据的凸度楔形动态设定控制，有效抑制来料凸度与楔形偏差对最终同板差质量的影响；利用出口边降仪配合反馈控制，提高冷轧硅钢生产过程中带钢横向厚度均匀度控制精度，以此提高硅钢产品的叠片率和导磁性能，达到提高成品质量和市场竞争力的目的。

Description

冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种适用于五辊轧机的冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法。

背景技术

近年来，由于市场对家电、汽车、电子等产品的需求巨大，使得板带生产行业迅猛发展。同时，随着大部分板带用户由低端转向高端，对带钢的断面形状也提出了更高的要求。对于冷轧硅钢生产过程而言，横向厚差是硅钢产品的重要质量指标，决定了硅钢的叠片系数，除了边部减薄要求达到一定的精度外，出口断面形状控制也起着举足轻重的影响，特别是带钢的凸度与楔形质量也有相关要求，需要将凸度与楔形控制在一定精度之内。以前，由于冷轧硅钢轧机入口没有来料断面数据与凸度仪，所以在冷轧生产过程中对带钢板凸度、楔形量等断面特性参数无法实现主动控制，同时现场操作人员也无法直观地了解到成品带钢的断面特性。随着硅钢冷连轧机的技术改造，分别在轧机入出口安装凸度仪和边降仪后，可以实现对带钢的凸度和楔形等断面特性进行有效控制。

带钢断面特性的凸度与楔形控制分为两个部分：1)根据来料的检测凸度楔形值，选择冷连轧机组的第1、2、3机架的工作辊弯辊、中间辊弯辊和倾斜对凸度楔形进行预设定控制；2)根据轧机出口带钢检测凸度楔形状况进行选择同样机架的弯辊和倾斜对凸度楔形进行反馈控制。其中预设定控制是凸度楔形控制的核心，其以轧机入口凸度仪测定的带钢实际值为基础。但与带钢平直度和边部减薄控制系统的高速发展相比，凸度楔形控制技术尚在起步阶段，由于检测仪表、控制模型和控制策略的问题，国内外此领域的控制精度普遍不高，实现有效稳定工业应用的较少。

发明内容

本发明提供了一种冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法，利用轧机入出口凸度仪检测带钢断面实测数据的凸度楔形动态设定控制，有效抑制来料凸度与楔形偏差对最终同板差质量的影响；利用出口边降仪配合反馈控制，解决了冷轧硅钢生产过程中带钢横向厚度均匀度控制精度低问题，以此提高硅钢产品的叠片率和导磁性能，达到提高成品质量和市场竞争力的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法，包括如下步骤：

1)建立凸度、楔形预设控制模型；

根据轧机入口凸度在线检测结果判断实际偏差是否在死区范围内，如果在范围内不进行调节，否则进行调节；凸度、楔形设定控制的触发条件为第1机架S1入口凸度仪实测到稳态轧制状态下S1入口断面数据后，依据实测来料带钢的凸度、楔形数据进行计算；所述凸度、楔形是不包含边降范围的中心凸度C_a0与楔形W_a0，其计算公式为：

C_a0,jd＝h_c-h_jd；

C_a0,jw＝h_c-h_jw；

W_a0＝h_a0,jw-h_a0,jd；

式中：h_c--带钢中点厚度；

h_jd、h_jw--传动侧/操作侧带钢特征位置点处的厚度；

h_ao,jd、h_ao,jw--传动侧/操作侧距带钢边部a₀点处的厚度；

C_a0,jd,C_a0,jw--传动侧/操作侧凸度；

2)凸度设定控制的目标之一是针对来料带钢凸度、楔形的过大偏差，对S1机架的弯辊、压下倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₁＝W_0m,a0×K_WS,1×G_S1；

式中：ΔF_W,1--S1机架工作辊弯辊调节值；

ΔF_T,1--S1机架中间辊弯辊调节值；

ΔS₁--S1机架倾斜调节值；

C_0m,a0--入口凸度仪实测凸度；

W_0m,a0--根据入口凸度仪实测凸度计算得出的楔形；

C_0aim,a0--S1入口凸度目标值；

K_CW,1--S1机架凸度调节系数；

K_WS,1--S1机架楔形调节系数；

G_W1--S1机架弯辊负荷分配系数；

G_S1--S1机架倾斜负荷分配系数；

λ--工作辊弯辊与中间辊弯辊的平直度配合调节系数；

3)凸度设定控制的目标之二是针对来料带钢凸度、楔形的过大偏差，对第2机架S2，第3机架S3的弯辊、压下倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₂＝W_0m,a0×K_WS,2×G_S2

ΔS₃＝W_0m,a0×K_WS,3×G_S3

式中：

ΔF_W,2、ΔF_W,3--S2/S3机架工作辊弯辊调节值；

ΔF_T,2、ΔF_T,3--S2/S3机架中间辊弯辊调节值；

ΔS₂、ΔS₃--S2/S3机架倾斜调节值；

K_CW,2、K_CW,3--S2/S3机架凸度调节系数；

K_WS,2、K_WS,3--S2/S3机架楔形调节系数；

G_W2、G_W3--S2/S3机架弯辊负荷分配系数；

G_S2、G_S3--S2/S3机架倾斜负荷分配系数；

4)凸度、楔形闭环控制模型；

凸度、楔形闭环控制模型针对第5机架S5出口边降仪实测到的凸度、楔形偏差，通过调节S1机架弯辊与压下倾斜，实现凸度、楔形闭环控制，计算公式如下：

ΔS_W,1＝W_5m,a0×K_WS,5

式中：

C_5m,a0--S5出口边降仪实测凸度；

W_5m,a0—根据S5出口边降仪实测凸度计算得出的楔形；

C_5aim,a0--S5出口凸度目标值；

K_Cw,5--凸度调节系数；

K_WS,5---楔形调节系数；

λ₅—S5机架工作辊弯辊与中间辊弯辊的平直度配合调节系数；

△S_W,1—S1机架闭环楔形控制倾斜调节值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)以冷轧硅钢横向厚差最小作为目标函数，建立了针对冷轧硅钢凸度楔形设定控制模型，有效抑制来料凸度与楔形偏差对最终同板差质量的影响；

2)提出了全新的适应工业应用的凸度楔形检测数据处理拟合方法、凸度楔形预设定控制方法及凸度楔形反馈控制方法，解决了冷轧硅钢生产过程中带钢横向厚度均匀度控制精度低问题；

3)通过实际应用后的数据统计结果，本发明所述方法能够减少带钢凸度楔形缺陷，进而提高冷轧硅钢成品的叠片率；轧制前、后带钢出口凸度C40≤52μm的比例由13.7％提高到81.25％，还能有效控制超标卷的数量，凸度>60μm的带钢比例从65.6％下降到6.60％；2.3mm×1050mm无取向硅钢C40≤45μm的比率由42.05％提高到93.15％。

附图说明

图1是本发明所述凸度楔形设定控制原理示意图。

图2是本发明所述凸度楔形特征位置点示意图。

图3是本发明所述凸度楔形信号死区判断示意图。

图4是本发明凸度楔形设定控制效果比较图一。(操作侧)

图5是本发明凸度楔形设定控制效果比较图二。(传动侧)

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，是本发明所述凸度楔形设定控制原理示意图。本发明冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法，包括如下步骤：

1)建立凸度、楔形预设控制模型；

根据轧机入口凸度在线检测结果判断实际偏差是否在死区范围内，如果在范围内不进行调节，否则进行调节；凸度、楔形设定控制的触发条件为第1机架S1入口凸度仪实测到稳态轧制状态下S1入口断面数据后，依据实测来料带钢的凸度、楔形数据进行计算；所述凸度、楔形是不包含边降范围的中心凸度C_a0与楔形W_a0，其计算公式为：

C_a0,jd＝h_c-h_jd；

C_a0,jw＝h_c-h_jw；

W_a0＝h_a0,jw-h_a0,jd；

式中：h_c--带钢中点厚度；

h_jd、h_jw--传动侧/操作侧带钢特征位置点处的厚度；

h_ao,jd、h_ao,jw--传动侧/操作侧距带钢边部a₀点处的厚度；

C_a0,jd,C_a0,jw--传动侧/操作侧凸度；

2)凸度设定控制的目标之一是针对来料带钢凸度、楔形的过大偏差，对S1机架的弯辊、压下倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₁＝W_0m,a0×K_WS,1×G_S1；

式中：ΔF_W,1--S1机架工作辊弯辊调节值；

ΔF_T,1--S1机架中间辊弯辊调节值；

ΔS₁--S1机架倾斜调节值；

C_0m,a0--入口凸度仪实测凸度；

W_0m,a0--根据入口凸度仪实测凸度计算得出的楔形；

C_0aim,a0--S1入口凸度目标值；

K_CW,1--S1机架凸度调节系数；

K_WS,1--S1机架楔形调节系数；

G_W1--S1机架弯辊负荷分配系数；

G_S1--S1机架倾斜负荷分配系数；

λ--工作辊弯辊与中间辊弯辊的平直度配合调节系数；

3)凸度设定控制的目标之二是针对来料带钢凸度、楔形的过大偏差，对第2机架S2，第3机架S3的弯辊、压下倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₂＝W_0m,a0×K_WS,2×G_S2

ΔS₃＝W_0m,a0×K_WS,3×G_S3

式中：

ΔF_W,2、ΔF_W,3--S2/S3机架工作辊弯辊调节值；

ΔF_T,2、ΔF_T,3--S2/S3机架中间辊弯辊调节值；

ΔS₂、ΔS₃--S2/S3机架倾斜调节值；

K_CW,2、K_CW,3--S2/S3机架凸度调节系数；

K_WS,2、K_WS,3--S2/S3机架楔形调节系数；

G_W2、G_W3--S2/S3机架弯辊负荷分配系数；

G_S2、G_S3--S2/S3机架倾斜负荷分配系数；

4)凸度、楔形闭环控制模型；

凸度、楔形闭环控制模型针对第5机架S5出口边降仪实测到的凸度、楔形偏差，通过调节S1机架弯辊与压下倾斜，实现凸度、楔形闭环控制，计算公式如下：

ΔS_W,1＝W_5m,a0×K_WS,5

式中：

C_5m,a0--S5出口边降仪实测凸度；

W_5m,a0—根据S5出口边降仪实测凸度计算得出的楔形；

C_5aim,a0--S5出口凸度目标值；

K_Cw,5--凸度调节系数；

K_WS,5---楔形调节系数；

λ₅—S5机架工作辊弯辊与中间辊弯辊的平直度配合调节系数；

△S_W,1—S1机架闭环楔形控制倾斜调节值。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例在五机架硅钢冷连轧机上完成，其中第1机架S1、第2机架S2、第3机架S3具有工作辊、中间辊弯辊和压上倾斜调节凸度楔形的功能。

轧机工作辊直径360mm，辊身长度1480mm。为有效地评价凸度楔形控制的效果，选择带钢距离边部为120mm的点作为评价的特征位置点，另外选择带钢距离边部a0＝40mm的点(如图2所示)，分别对操作侧(OS)和传动侧(DS)分别进行评价，具体过程如下：

凸度楔形动态设定控制的触发条件为来料进入轧制计划序列，依据来料带钢的名义厚度、宽度及边部形状数据进行计算。凸度楔形预设定控制模型的建立，依据有限元辊系-轧件-张力一体化计算模型，得到不同宽度、厚度、压下率、材料工况下，无辊形平辊轧制情况下所产生的边部区域横向流动因数，以及通过工作辊串辊所造成的边部区域改变的凸度楔形调控功效。即S1架入口凸度仪实测到稳态轧制状态下S1入口断面数据后，依据实测来料带钢的凸度与楔形数据进行计算。

(1)触发条件：根据带钢跟踪，获得稳定的S1入口凸度/楔形数据并与预设S1入口凸度/楔形数据比较存在较大偏差，则触发计算；(如图3所示)

(2)模型输入：S1入口边降仪实测多点厚度信号、离散点定义的S1入口多点厚度预设值、S1入口厚度值最大值MAXh0与最小值MINh0、S1入口凸度值稳定判断限幅Ch0STA、S1入口凸度值偏差判断限幅S1CBAND、S1入口楔形稳定判断限幅Wh0STA、S1入口楔形值偏差判断限幅S1WBAND、凸度调节系数K_CW、楔形调节系数K_WS、工作辊弯辊与中间辊弯辊调节比例系数λ；

(3)模型输出：S1～S3机架工作辊弯辊与中间辊弯辊调节量、压下偏差调节量，共9个参数；

(4)数学模型

步骤a)来料凸度、边降数据处理：

凸度是不包含边降范围的中心凸度C_a0，其计算公式为：

C_a0＝h_mid-h_a0；

W_a0＝h_a0,WS-h_a0,DS；

以T为程序执行周期，在该执行周期内取平均，设S1前凸度仪采样周期为t，则平均采样数n为：

n＝T/t

可以得到执行周期T内的平均值：

CountNum＝0

CountNum++

Endif

在此基础上计算凸度值：

判断是否周期内点都有效(即CountNum达到n)，如果有效则计入多周期稳定判断的N序列周期，否则N序列周期重新计数：

K＝0

if CountNum＝n

K++

else

K＝0

endif

判断连续M个周期凸度值趋于稳定，然后判断实测凸度值与预设凸度值之间偏差，触发凸度动态设定模型：

同样判断楔形动态Then

else Return

End if

设定模型触发条件：

Then

else Return

End if

步骤b)分别进行S1～S3弯辊调节值与压下倾斜计算；

针对来料带钢凸度的过大偏差，对S1-S3机架的工作辊弯辊、中间辊弯辊和倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₁＝W_0m,a0×K_WS,1×G_S1

ΔS₂＝W_0m,a0×K_WS,2×G_S2

ΔS₃＝W_0m,a0×K_WS,3×G_S3。

本实施例的最终控制结果如图4和图5所示，采用本发明所述方法后，冷轧硅钢的凸度楔形控制精度明显提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.冷轧硅钢凸度楔形动态设定控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立凸度、楔形预设控制模型；

根据轧机入口凸度在线检测结果判断实际偏差是否在死区范围内，如果在范围内不进行调节，否则进行调节；凸度、楔形设定控制的触发条件为第1机架S1入口凸度仪实测到稳态轧制状态下S1入口断面数据后，依据实测来料带钢的凸度、楔形数据进行计算；所述凸度、楔形是不包含边降范围的中心凸度C_a0与楔形W_a0，其计算公式为：

C_a0,jd＝h_c-h_jd；

C_a0,jw＝h_c-h_jw；

W_a0＝h_a0,jw-h_a0,jd；

式中：h_c--带钢中点厚度；

h_jd、h_jw--传动侧/操作侧带钢特征位置点处的厚度；

h_ao,jd、h_ao,jw--传动侧/操作侧距带钢边部a₀点处的厚度；

C_a0,jd,C_a0,jw--传动侧/操作侧凸度；

2)凸度设定控制的目标之一是针对来料带钢凸度、楔形的过大偏差，对S1机架的弯辊、压下倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₁＝W_0m,a0×K_WS,1×G_S1；

式中：ΔF_W,1--S1机架工作辊弯辊调节值；

ΔF_I,1--S1机架中间辊弯辊调节值；

ΔS₁--S1机架倾斜调节值；

C_0m,a0--入口凸度仪实测凸度；

W_0m,a0--根据入口凸度仪实测凸度计算得出的楔形；

C_0aim,a0--S1入口凸度目标值；

K_CW,1--S1机架凸度调节系数；

K_WS,1--S1机架楔形调节系数；

G_W1--S1机架弯辊负荷分配系数；

G_S1--S1机架倾斜负荷分配系数；

λ--工作辊弯辊与中间辊弯辊的平直度配合调节系数；

3)凸度设定控制的目标之二是针对来料带钢凸度、楔形的过大偏差，对第2机架S2，第3机架S3的弯辊、压下倾斜进行调节，计算公式如下：

ΔS₂＝W_0m,a0×K_WS,2×G_S2；

ΔS₃＝W_0m,a0×K_WS,3×G_S3；

式中：

ΔF_W,2、ΔF_W,3--S2/S3机架工作辊弯辊调节值；

ΔF_I,2、ΔF_I,3--S2/S3机架中间辊弯辊调节值；

ΔS₂、ΔS₃--S2/S3机架倾斜调节值；

K_CW,2、K_CW,3--S2/S3机架凸度调节系数；

K_WS,2、K_WS,3--S2/S3机架楔形调节系数；

G_W2、G_W3--S2/S3机架弯辊负荷分配系数；

G_S2、G_S3--S2/S3机架倾斜负荷分配系数；

4)凸度、楔形闭环控制模型；

凸度、楔形闭环控制模型针对第5机架S5出口边降仪实测到的凸度、楔形偏差，通过调节S1机架弯辊与压下倾斜，实现凸度、楔形闭环控制，计算公式如下：

ΔS_W,1＝W_5m,a0×K_WS,5；

式中：

C_5m,a0--S5出口边降仪实测凸度；

W_5m,a0—根据S5出口边降仪实测凸度计算得出的楔形；

C_5aim,a0--S5出口凸度目标值；

K_Cw,5--凸度调节系数；

K_WS,5---楔形调节系数；

λ₅—S5机架工作辊弯辊与中间辊弯辊的平直度配合调节系数；

△S_W,1—S1机架闭环楔形控制倾斜调节值。